JPH11156550A - プラズマ切断装置 - Google Patents
プラズマ切断装置Info
- Publication number
- JPH11156550A JPH11156550A JP32735597A JP32735597A JPH11156550A JP H11156550 A JPH11156550 A JP H11156550A JP 32735597 A JP32735597 A JP 32735597A JP 32735597 A JP32735597 A JP 32735597A JP H11156550 A JPH11156550 A JP H11156550A
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- work
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 切断条件が異なっても適切なスタンドオフを
得ると共に、適切な点火開始位置を得るプラズマ切断装
置を得る。 【解決手段】 プラズマ電圧とワーク及びトーチ間のス
タンドオフとの制御式に基づきスタンドオフを一定に制
御する一方、教示点での記憶されたトーチとワークとの
距離から教示点でのスタンドオフとプラズマ電圧との制
御式の係数を補正しかつワーク厚さに応じた切断速度に
変更する処理を行なう。また、ワークとの距離を計測す
る距離センサを装着する一方、切断軌道に基づく教示位
置にてワーク端を探索し、検出したワーク端から点火開
始位置を求める処理を行なう。
得ると共に、適切な点火開始位置を得るプラズマ切断装
置を得る。 【解決手段】 プラズマ電圧とワーク及びトーチ間のス
タンドオフとの制御式に基づきスタンドオフを一定に制
御する一方、教示点での記憶されたトーチとワークとの
距離から教示点でのスタンドオフとプラズマ電圧との制
御式の係数を補正しかつワーク厚さに応じた切断速度に
変更する処理を行なう。また、ワークとの距離を計測す
る距離センサを装着する一方、切断軌道に基づく教示位
置にてワーク端を探索し、検出したワーク端から点火開
始位置を求める処理を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークをプラズマ
にて切断する装置にあって、トーチ制御を切断に適する
ように補正し、また正確な点火開始位置を得るトーチ制
御を行なう装置に関する。
にて切断する装置にあって、トーチ制御を切断に適する
ように補正し、また正確な点火開始位置を得るトーチ制
御を行なう装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマによるワークの切断を行なうに
当っては、切断中のプラズマ電圧からトーチとワークと
の間の距離（スタンドオフ）を所定の関係式より求め、
切断中スタンドオフを一定に保つような制御を行なって
いる。また、ワークを切断する際、切断に先立って点火
開始位置を決定しなければならず、この場合ワーク端部
を基準に切断することが多い。
当っては、切断中のプラズマ電圧からトーチとワークと
の間の距離（スタンドオフ）を所定の関係式より求め、
切断中スタンドオフを一定に保つような制御を行なって
いる。また、ワークを切断する際、切断に先立って点火
開始位置を決定しなければならず、この場合ワーク端部
を基準に切断することが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、スタンドオ
フとプラズマ電圧との間の関係は、ワークの材質や板厚
等により変化することになるので、予め切断条件として
ワークの材質や板厚を設定する必要があり、煩雑な作業
をもたらす。また、板厚が切断中に変化した場合、その
変化に伴いスタンドオフ値も変化することになるが、こ
の場合切断中の変化ではスタンドオフ値が正確に求まら
ず、正確なスタンドオフ制御が不可能となり、プラズマ
トーチがワークに衝突したり、逆に離間してプラズマが
消火してしまうという問題がある。
フとプラズマ電圧との間の関係は、ワークの材質や板厚
等により変化することになるので、予め切断条件として
ワークの材質や板厚を設定する必要があり、煩雑な作業
をもたらす。また、板厚が切断中に変化した場合、その
変化に伴いスタンドオフ値も変化することになるが、こ
の場合切断中の変化ではスタンドオフ値が正確に求まら
ず、正確なスタンドオフ制御が不可能となり、プラズマ
トーチがワークに衝突したり、逆に離間してプラズマが
消火してしまうという問題がある。
【０００４】また、プラズマトーチの点火開始位置をワ
ーク端部とした場合、トーチがワーク端から外れている
場合にはプラズマが点火せず、またワークにトーチが入
り過ぎてしかもワークの板厚が厚い場合には、ワークを
貫通することができず、プラズマの吹き返しによりトー
チを損傷したり、貫通したとしても切断残しが生ずる。
つまり、切断位置を教示してプレイバックにより自動で
ワークを切断する場合、点火開始位置を最適位置とする
教示作業が極めてむづかしく、殊に、遠隔にて教示作業
を実施する事が非常にむづかしい。
ーク端部とした場合、トーチがワーク端から外れている
場合にはプラズマが点火せず、またワークにトーチが入
り過ぎてしかもワークの板厚が厚い場合には、ワークを
貫通することができず、プラズマの吹き返しによりトー
チを損傷したり、貫通したとしても切断残しが生ずる。
つまり、切断位置を教示してプレイバックにより自動で
ワークを切断する場合、点火開始位置を最適位置とする
教示作業が極めてむづかしく、殊に、遠隔にて教示作業
を実施する事が非常にむづかしい。
【０００５】本発明は、上述の問題に鑑み、切断条件が
異なったとしても適切なスタンドオフを得るようにした
プラズマ切断装置の提供を目的とする。
異なったとしても適切なスタンドオフを得るようにした
プラズマ切断装置の提供を目的とする。
【０００６】また、本発明は、上述の問題に鑑み、適切
な点火開始位置を得るようにしたプラズマ切断装置の提
供を目的とする。
な点火開始位置を得るようにしたプラズマ切断装置の提
供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を有する。 （１）ロボットの手先にプラズマトーチを装着してワー
クをプラズマにより切断する装置において、プラズマ電
圧とワーク及びトーチ間のスタンドオフとの制御式に基
づきスタンドオフを一定に制御する一方、教示点での記
憶されたトーチとワークとの距離から教示点でのスタン
ドオフとプラズマ電圧との制御式の係数を補正しかつワ
−ク厚さに応じた切断速度に変更する処理を行なうトー
チ制御部を有することを特徴とする。
発明は、次の発明特定事項を有する。 （１）ロボットの手先にプラズマトーチを装着してワー
クをプラズマにより切断する装置において、プラズマ電
圧とワーク及びトーチ間のスタンドオフとの制御式に基
づきスタンドオフを一定に制御する一方、教示点での記
憶されたトーチとワークとの距離から教示点でのスタン
ドオフとプラズマ電圧との制御式の係数を補正しかつワ
−ク厚さに応じた切断速度に変更する処理を行なうトー
チ制御部を有することを特徴とする。
【０００８】（２）ロボットの手先にワークをプラズマ
により切断するプラズマトーチを装着すると共にワーク
との距離を計測する距離センサを装着する一方、切断軌
道に基づく教示位置にてワーク端を探索し、検出したワ
ーク端から点火開始位置を求める処理を行なうトーチ制
御部を有することを特徴とする。
により切断するプラズマトーチを装着すると共にワーク
との距離を計測する距離センサを装着する一方、切断軌
道に基づく教示位置にてワーク端を探索し、検出したワ
ーク端から点火開始位置を求める処理を行なうトーチ制
御部を有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】ここで、図を参照して本発明の実
施の形態の一例を説明する。図１は、全体の簡略図であ
り、ロボット１の手先にはプラズマトーチ２と距離セン
サ３とが取付けられ、このうちプラズマトーチ２はプラ
ズマを吹き出して鉄板やアルミニウム等の被切断物（ワ
ーク）６を切断するものであり、また距離センサ３はワ
ーク６との間の距離測定を行なうものである。プラズマ
トーチ２にはプラズマ生成器４が接続される。また距離
センサ３は制御装置５に接続され、またワーク６も電気
的にプラズマ生成器４に接続される。そして、この制御
装置５では距離センサ３による距離の測定やワーク６と
プラズマトーチ２との電圧（プラズマ電圧）測定が行な
われ、トーチ２とワーク６との距離（スタンドオフ）を
求める。
施の形態の一例を説明する。図１は、全体の簡略図であ
り、ロボット１の手先にはプラズマトーチ２と距離セン
サ３とが取付けられ、このうちプラズマトーチ２はプラ
ズマを吹き出して鉄板やアルミニウム等の被切断物（ワ
ーク）６を切断するものであり、また距離センサ３はワ
ーク６との間の距離測定を行なうものである。プラズマ
トーチ２にはプラズマ生成器４が接続される。また距離
センサ３は制御装置５に接続され、またワーク６も電気
的にプラズマ生成器４に接続される。そして、この制御
装置５では距離センサ３による距離の測定やワーク６と
プラズマトーチ２との電圧（プラズマ電圧）測定が行な
われ、トーチ２とワーク６との距離（スタンドオフ）を
求める。
【００１０】制御装置５には、切断位置が入力されるこ
とになるが、この切断位置を入力する際、トーチ先端位
置と共にこのトーチとワークとの距離を切断軌道情報と
して入力され記憶される。この場合、トーチ先端位置の
代りにロボットの関節角度等によっても置き換えること
ができる。他方、切断中は、プラズマ電圧により求まる
スタンドオフ値にて、図２に示す例えば板厚ｄ＝４０
（ｍｍ）でのプラズマ電圧Ｖ1 の場合のスタンドオフ値
Ｓ1にて、トーチ先端を制御する。すなわち、例えばｄ
＝４０（ｍｍ）の線上にて制御を行なっている。本例で
は、切断中教示点に来たとき、その教示位置と共に記憶
した距離情報によりスタンドオフ値を修正する。つま
り、教示点にあってプラズマ電圧から求まるスタンドオ
フ値と記憶された距離情報とが異る場合、スタンドオフ
を得る制御式の係数を距離情報と一致するよう変更しか
つ切断速度をワ−ク厚さに応じて増減し、次の教示位置
まで制御するものである。
とになるが、この切断位置を入力する際、トーチ先端位
置と共にこのトーチとワークとの距離を切断軌道情報と
して入力され記憶される。この場合、トーチ先端位置の
代りにロボットの関節角度等によっても置き換えること
ができる。他方、切断中は、プラズマ電圧により求まる
スタンドオフ値にて、図２に示す例えば板厚ｄ＝４０
（ｍｍ）でのプラズマ電圧Ｖ1 の場合のスタンドオフ値
Ｓ1にて、トーチ先端を制御する。すなわち、例えばｄ
＝４０（ｍｍ）の線上にて制御を行なっている。本例で
は、切断中教示点に来たとき、その教示位置と共に記憶
した距離情報によりスタンドオフ値を修正する。つま
り、教示点にあってプラズマ電圧から求まるスタンドオ
フ値と記憶された距離情報とが異る場合、スタンドオフ
を得る制御式の係数を距離情報と一致するよう変更しか
つ切断速度をワ−ク厚さに応じて増減し、次の教示位置
まで制御するものである。
【００１１】この制御式の変更は、次のように行なう。
図２において、今プラズマ電圧測定値をＶ1 としたと
き、板厚ｄ＝４０ｍｍの特性上ではスタンドオフ値はＳ
40ｍｍであるが、教示位置にて測定したスタンドオフ値
をＳ1 とするとＶ1 とＳ1 との交点から板厚ｄx に推定
した新たな特性（図２中の点線）を補間により求める。
すなわち、Ｓ＝ａＶ＋ｂなる直線を仮定するとき、係数
ａ，ｂを変化することにより図２の板厚に応じた特性を
求めることができる。補間については、図３に示すよう
にＳ1 にてＶb Ｖa 間を内分するｌ1 ：ｌ2の割合に
て、Ｓ2 において、ｌ1 ：ｌ2 ＝ｍ1 ：ｍ2 となるよう
に補間してＶeを求め座標（Ｓ1 Ｖ1 ）（Ｓ2 Ｖ2 ）か
ら傾きａと係数ｂを得る。
図２において、今プラズマ電圧測定値をＶ1 としたと
き、板厚ｄ＝４０ｍｍの特性上ではスタンドオフ値はＳ
40ｍｍであるが、教示位置にて測定したスタンドオフ値
をＳ1 とするとＶ1 とＳ1 との交点から板厚ｄx に推定
した新たな特性（図２中の点線）を補間により求める。
すなわち、Ｓ＝ａＶ＋ｂなる直線を仮定するとき、係数
ａ，ｂを変化することにより図２の板厚に応じた特性を
求めることができる。補間については、図３に示すよう
にＳ1 にてＶb Ｖa 間を内分するｌ1 ：ｌ2の割合に
て、Ｓ2 において、ｌ1 ：ｌ2 ＝ｍ1 ：ｍ2 となるよう
に補間してＶeを求め座標（Ｓ1 Ｖ1 ）（Ｓ2 Ｖ2 ）か
ら傾きａと係数ｂを得る。
【００１２】プラズマ切断における機能ブロックを図４
にて示す。命令インタプリタＡからトーチ軌道データが
送られ、軌道算出部Ｂ及び軌道補間部Ｃにて算出・補間
される。ついで、電圧計測部Ｄによるプラズマ電圧に基
づきスタンドオフ算出部Ｅにてスタンドオフを求め、軌
道補正部Ｆにて得られたスタンドオフにてトーチの軌道
補正値を求め、座標変換部Ｇによる指令角度よりこの補
正値に当るサーボ演算部Ｈにてサーボ指令を得るもので
ある。トーチが教示点に来たときには、教示スタンドオ
フが制御係数補正部Ｉに入力されると共に、その時のプ
ラズマ電圧値とスタンドオフ値とから、教示スタンドオ
フ値に修正する係数補正がこの補正部Ｉにて行なわれ、
補正後の割係数によるスタンドオフ値にて軌道補正が行
なわれる。
にて示す。命令インタプリタＡからトーチ軌道データが
送られ、軌道算出部Ｂ及び軌道補間部Ｃにて算出・補間
される。ついで、電圧計測部Ｄによるプラズマ電圧に基
づきスタンドオフ算出部Ｅにてスタンドオフを求め、軌
道補正部Ｆにて得られたスタンドオフにてトーチの軌道
補正値を求め、座標変換部Ｇによる指令角度よりこの補
正値に当るサーボ演算部Ｈにてサーボ指令を得るもので
ある。トーチが教示点に来たときには、教示スタンドオ
フが制御係数補正部Ｉに入力されると共に、その時のプ
ラズマ電圧値とスタンドオフ値とから、教示スタンドオ
フ値に修正する係数補正がこの補正部Ｉにて行なわれ、
補正後の割係数によるスタンドオフ値にて軌道補正が行
なわれる。
【００１３】こうして、教示点毎にスタンドオフ制御式
の係数を補正することにより、ワークの材質や厚さが不
明確であっても安定したプラズマ切断が可能となる。
の係数を補正することにより、ワークの材質や厚さが不
明確であっても安定したプラズマ切断が可能となる。
【００１４】また、本発明では、図５にて拡大して示す
ようにロボット１の手先にプラズマトーチと共にセンサ
２が取付けられ、このセンサ２によってワーク６までの
距離を検出することにより、ワーク端６Ｅを検出する。
ついで、このワーク端６Ｅを基準にして切断軌道と逆方
向にワーク６Ｅ内側に点火開始位置を設定する。
ようにロボット１の手先にプラズマトーチと共にセンサ
２が取付けられ、このセンサ２によってワーク６までの
距離を検出することにより、ワーク端６Ｅを検出する。
ついで、このワーク端６Ｅを基準にして切断軌道と逆方
向にワーク６Ｅ内側に点火開始位置を設定する。
【００１５】具体的設定方法としては、図６の如くワー
ク６内に切断経由位置を一点（Ｐ２）、ワーク６外に他
の一点（Ｐ１）を設定してワーク端６Ｅを検出し、この
ワーク端６Ｅより戻った位置を点火位置とする方法があ
る。つまり、 レーザ照射方向をセンサアプローチ方向、センサア
プローチ方向に垂直な方向（任意方向）をセンサオリン
ト方向として、ロボットのフランジとツール作用位置・
姿勢との関係を示すツールパラメータへ設定する。 図６のＰ２とＰ１から軌道ベクトルＰ２・Ｐ１を算
出する。 Ｐ２からロボットをＰ１方向へ動作させ、距離セン
サ出力が急激に変化した位置をワーク端６Ｅとして捉え
る。 ワーク端より所定の距離だけ軌道ベクトルＰ２・Ｐ
１と逆方向Ｐ１→Ｐ２へ所定の距離ｌa だけ戻った位置
を点火位置として取り込む。この場合、ｌa はパラメー
タとして調整可能としておく。
ク６内に切断経由位置を一点（Ｐ２）、ワーク６外に他
の一点（Ｐ１）を設定してワーク端６Ｅを検出し、この
ワーク端６Ｅより戻った位置を点火位置とする方法があ
る。つまり、 レーザ照射方向をセンサアプローチ方向、センサア
プローチ方向に垂直な方向（任意方向）をセンサオリン
ト方向として、ロボットのフランジとツール作用位置・
姿勢との関係を示すツールパラメータへ設定する。 図６のＰ２とＰ１から軌道ベクトルＰ２・Ｐ１を算
出する。 Ｐ２からロボットをＰ１方向へ動作させ、距離セン
サ出力が急激に変化した位置をワーク端６Ｅとして捉え
る。 ワーク端より所定の距離だけ軌道ベクトルＰ２・Ｐ
１と逆方向Ｐ１→Ｐ２へ所定の距離ｌa だけ戻った位置
を点火位置として取り込む。この場合、ｌa はパラメー
タとして調整可能としておく。
【００１６】図６では、Ｐ２をワーク６内位置、Ｐ１を
ワーク６外位置としたが、Ｐ１Ｐ２共ワーク６内の切断
経由位置から選択したものが図７にて示してある。軌道
ベクトルＰ２・Ｐ１を得てＰ２からＰ１方向へロボット
を動作させてワーク端６Ｅを求め、このワーク端６Ｅよ
り軌道ベクトルＰ２・Ｐ１と逆方向Ｐ１→Ｐ２方向へｌ
a だけ戻った位置を点火位置とする。
ワーク６外位置としたが、Ｐ１Ｐ２共ワーク６内の切断
経由位置から選択したものが図７にて示してある。軌道
ベクトルＰ２・Ｐ１を得てＰ２からＰ１方向へロボット
を動作させてワーク端６Ｅを求め、このワーク端６Ｅよ
り軌道ベクトルＰ２・Ｐ１と逆方向Ｐ１→Ｐ２方向へｌ
a だけ戻った位置を点火位置とする。
【００１７】本例においては、プラズマ点火に際してワ
ーク端位置を取り込むことにより、教示操作が簡単にな
り、教示時間が短縮され、また点火失敗もなく、吹き返
しによりトーチの損傷もなくなる。
ーク端位置を取り込むことにより、教示操作が簡単にな
り、教示時間が短縮され、また点火失敗もなく、吹き返
しによりトーチの損傷もなくなる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明の如く本発明は次の効果を有す
る。第１の発明では、切断条件が異なっても適切なスタ
ンドオフを制御式の係数補正により行なうようにしたこ
とにより、ワークの材質や厚さ不明確でも安定したプラ
ズマ切断が可能となる。また、第２の発明では、ワーク
端にて適切なプラズマ点火位置を得ることにより、教示
操作が簡単となり教示時間が短縮され点火失敗もなくト
ーチ損傷もない。
る。第１の発明では、切断条件が異なっても適切なスタ
ンドオフを制御式の係数補正により行なうようにしたこ
とにより、ワークの材質や厚さ不明確でも安定したプラ
ズマ切断が可能となる。また、第２の発明では、ワーク
端にて適切なプラズマ点火位置を得ることにより、教示
操作が簡単となり教示時間が短縮され点火失敗もなくト
ーチ損傷もない。
【図１】プラズマ切断装置の全体構成図。
【図２】プラズマ電圧とスタンドオフとの特性線図。
【図３】制御式係数変更説明図。
【図４】機能ブロック図。
【図５】ロボット手首の拡大図。
【図６】点火開始位置設定の説明図。
【図７】点火開始位置設定の他の例の説明図。
１ ロボット ２ トーチ ３ センサ ４ プラズマ生成装置 ５ 制御装置 ６ ワーク
Claims (2)
- 【請求項１】 ロボットの手先にプラズマトーチを装着
してワークをプラズマにより切断する装置において、 プラズマ電圧とワーク及びトーチ間のスタンドオフとの
制御式に基づきスタンドオフを一定に制御する一方、教
示点での記憶されたトーチとワークとの距離から教示点
でのスタンドオフとプラズマ電圧との制御式の係数を補
正しかつワ−ク厚さに応じた切断速度に変更する処理を
行なうトーチ制御部を有するプラズマ切断装置。 - 【請求項２】 ロボットの手先にワークをプラズマによ
り切断するプラズマトーチを装着すると共にワークとの
距離を計測する距離センサを装着する一方、 切断軌道に基づく教示位置にてワーク端を探索し、検出
したワーク端から点火開始位置を求める処理を行なうト
ーチ制御部を有するプラズマ切断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32735597A JPH11156550A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | プラズマ切断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32735597A JPH11156550A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | プラズマ切断装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11156550A true JPH11156550A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18198226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32735597A Withdrawn JPH11156550A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | プラズマ切断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11156550A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090312862A1 (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-17 | Matthew Fagan | Methods And Systems For Predictive Torch Height Control |
| US20100076589A1 (en) * | 2008-09-23 | 2010-03-25 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Numerical control device |
| CN113523521A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-10-22 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种水下等离子机自动调整装置 |
| KR20220092448A (ko) * | 2020-12-24 | 2022-07-01 | 부산대학교 산학협력단 | 원자로 내부 해체를 위한 힘 기반 임피던스 제어 시스템 및 방법 |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP32735597A patent/JPH11156550A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090312862A1 (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-17 | Matthew Fagan | Methods And Systems For Predictive Torch Height Control |
| US9539664B2 (en) * | 2008-06-17 | 2017-01-10 | Matthew Fagan | Methods and systems for predictive torch height control |
| US20100076589A1 (en) * | 2008-09-23 | 2010-03-25 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Numerical control device |
| KR20220092448A (ko) * | 2020-12-24 | 2022-07-01 | 부산대학교 산학협력단 | 원자로 내부 해체를 위한 힘 기반 임피던스 제어 시스템 및 방법 |
| CN113523521A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-10-22 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种水下等离子机自动调整装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |